[发明专利]一种高输出指标的风光互补发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种风光互补发电装置，特别涉及一种高输出指标的风光互补发电装置。

背景技术

风光互补发电装置是利用太阳能和风能两种可再生绿色能源为负载提供稳定可靠的电源。因太阳能与风能资源在白天和夜晚、晴天和阴雨天、冬季和夏季上存在互补，该系统能够保证动力设备得到稳定可靠的供电。风光互补发电装置由太阳能电池、小型风力发电机组、系统控制器、蓄电池组和逆变器等几部分组成。光电部分基本原理是利用太阳能电池将太阳能转换成电能，然后通过控制器对蓄电池充电，风电部分基本原理是利用小型风力发电机，将风能转换成电能，然后通过控制器对蓄电池充电，控制器除了对蓄电池充电之外，还对输出负载的状态进行监控，具有蓄电池管理功能和负载管理功能。

太阳能和风能在时间上的互补性使风光互补发电装置在资源上具有最佳的匹配性，风光互补发电装置是比较合理的独立供电系统。风光互补发电装置可以在沙漠、高原、海岛等偏远地区为通信、军队、居民提高清洁可再生的电力。

风电和光电系统都存在一个共同的缺陷，就是资源的不确定性导致发电与用电负荷的不平衡，风电和光电系统都必须通过蓄电池储能才能稳定供电。太阳能与风能的互补性虽使得二者同时变为弱势的机会小一些，弥补了风电和光电独立系统在资源上的缺陷，但因资源上不确定，风力发电机、太阳能电池输出参数特性较差，不是很稳定，也即风力控制器和太阳能控制器的输入特性不是很好。当风光互补控制器的输入特性较差时，经过风光互补控制器变换得到的输出电压电流的稳态参数也将较差，电磁兼容特性也较差，这些将会影响负载的使用情况和蓄电池的使用寿命，进一步增加了系统的使用成本。

目前风光互补系统大多没有对输出电压或输出电流等指标参数进行非常精确的控制。中国专利CN101286655A公开了一种风光互补系统，该系统为了防止光照过强和风速过大时充电电流太大，分别在风力发电机输出整流端和太阳能电池输出端加了降压DC/DC变换器；中国专利CN101127452A公开了一种风力发电机充电控制器和充电控制器方法，该控制器采用了DC/DC变换器；中国专利CN101540568A公开了一种风光互补发电控制装置，该装置采用了升压DC/DC变换器和降压DC/DC变换器组成新的变换器。这些控制器或装置都是应用了简单的变换器，如不加其他处理，输出指标参数一般不会太好。

同时现有的风光互补发电装置，其风力控制器和太阳能控制器多数是独立设计，进行风光互补系统容量设计时不能够灵活应用，同时增加了设计成本、生产成本。综上所述，目前现有风光互补发电装置在输出指标参数上和成本上有不足之处。

发明内容：

本发明针对现存风光互补系统的不足之处，提出一种一体化、高输出指标参数的风光互补发电装置。

本发明主要是从提高输出电压电流稳态参数特性，提高电磁兼容特性，降低系统投入成本角度出发而设计的。利用本发明中的DC/DC变换电路设计的风光互补控制器，可以大大提高风光互补控制器输出参数和电磁兼容特性。

本发明是通过下述技术方案得以实现的：

一种高输出指标的风光互补发电装置，它包括风力发电机、AC/DC整流电路、DC/DC风能降压电路、泄荷负载、泄荷电路、数字化控制单元、配电单元、显示器、键盘、通信模块、太阳能电池、DC/DC太阳能降压电路、直流负载、蓄电池、油机；

其中，风力发电机输出经AC/DC整流电路整流，再经DC/DC风能降压电路变换，给蓄电池充电和直流负载供电，构成风电通道；

太阳能电池输出经DC/DC太阳能降压电路变换，给蓄电池充电和直流负载供电，构成光电通道；

风电通道和光电通道变换均通过数字化控制单元的控制实现；

风电通道的DC/DC风能降压电路和光电通道的DC/DC太阳能降压电路的结构组成相同，采用交错并联双buck电路，具体为：包括输入端接口、输出端接口、输入电压传感器、输出电流传感器、输出电压传感器、输入滤波电容、输出滤波电容、功率开关、续流二极管、储能电感、防止输出反灌二极管部件；其中，输入端接口与太阳能电池的输出端或者风电通道的整流电路的输出端相连接；输出端接口经配电单元与直流负载或蓄电池相连接，功率开关和的驱动脉宽一样大小，相位相差180度；

风电通道和光电通道集成在一体化机柜中，风电通道和光电通道共用一个数字化控制单元6，一个数字化控制单元控制多路风电通道和光电通道。

作为优选，上述装置中的风电通道和光电通道均带有MPPT效率跟踪装置。

作为优选，上述装置中的风电通道的泄荷装置采用PWM无级泄荷方式的泄荷装置。